Ocena systemu sprężonego powietrza sposobem na oszczędność

Ocena systemu sprężonego powietrza sposobem na oszczędność
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Zrozumienie potrzeb systemu może pomóc w optymalizacji przepływu powietrza, obniżeniu konsumpcji energii oraz podwyższeniu poziomu niezawodności

Kompresory powietrza znacząco podwyższają produktywność zakładu produkcyjnego, ale jednocześnie generują koszty wynikające ze zużycia 10% ogólnej konsumpcji energii elektrycznej zakładu. Niezwykle ważne jest, aby określić wykorzystanie systemu sprężonego powietrza w celu osiągnięcia maksymalnych oszczędności energii. Ocena charakterystyk eksploatacyjnych, wytycznych odnoszących się do jakości powietrza oraz potrzeb serwisowych jest kluczem do utrzymania kosztowo-efektywnych warunków pracy całego systemu sprężonego powietrza.

Za pomocą ultradźwiękowych urządzeń do wykrywania nieszczelności doświadczony technik może zlokalizować wszystkie nieszczelności sprężonego powietrza, nawet w najgłośniejszych środowiskach. Źródło: Ingersoll Rand

Określenie wymaganego przepływu powietrza

Najlepszym sposobem oszacowania wydajności systemu sprężonego powietrza jest ocena, w jakim stopniu powietrze jest użytkowane w zakładzie w odniesieniu do teoretycznego zapotrzebowania. Zacznij od identyfikacji komponentów systemu, które konsumują powietrze, dla przykładu produkty do transportu materiałów oraz ich wymagania odnośnie do przepływu powietrza wyrażone są w m3/min. Niezwykle ważne jest, aby mieć na uwadze, który odbiorca sprężonego powietrza pracuje w danej chwili i jak długo. Wiele aplikacji może wymagać, aby sprężone powietrze było dostępne przez cały czas, mimo że jest jedynie używane okresowo, np. włączane na krótko co kilka minut.

Redukcja dostawy powietrza poza szczytem

Kiedy przeprowadzisz audyt całego systemu i poszczególnych jego komponentów pod względem wymagań (głównie wyrażonych w m3/min) oraz częstotliwości stosowania, określ ilościowo czas trwania szczytowego zapotrzebowania powietrza w stosunku do średniego zużycia. Zrozumienie relacji pomiędzy przyrostem zasilania powietrza, dostępnością kompresorów oraz realnym zapotrzebowaniem pomoże określić, czy można zabudować w systemie zbiornik magazynujący powietrze, znacznie obniżający obciążenie kompresorów. Właściwy harmonogram aktywów powietrznych w odniesieniu do realnego zapotrzebowania systemu pomoże zapewnić adekwatny przepływ powietrza podczas minimalizacji kosztów.

Zakład produkcyjny o dużym poziomie produkcji może optować za obsługą różnorodnych kompresorów w miejsce jednego dużego systemu. Takie rozwiązanie pozwala na spełnienie wysokich wymogów technologicznych podczas pierwszej zmiany oraz na wyłączenie kilku mniejszych kompresorów podczas drugiej zmiany - kiedy spada zużycie - w celu redukcji konsumpcji energii.

Kompresory powietrza ze zmienną prędkością obrotową napędu mogą pomóc również w optymalizacji wydajności oraz redukcji ogólnych kosztów użytkowania systemu. Konwencjonalne kompresory tracą wydajność kiedy nie pracują na 100% swoich możliwości. Jednak właściwie zwymiarowany oraz dopasowany kompresor z napędem o zmiennej prędkości obrotowej jest w stanie wytrzymać szczytowe zapotrzebowania przy jednoczesnej obsłudze szerokiej gamy przepływów powietrza, niezależnie od zapotrzebowania.

Wytyczne dotyczące jakości powietrza

Marnotrawstwo znacznej ilości energii w celu zrealizowania wygórowanych celów dotyczących jakości powietrza jest powszechnym zjawiskiem w zakładach produkcyjnych. Zacznij od zdefiniowania niezbędnej jakości powietrza w każdym obszarze twojego systemu. Następnie ustal, czy w danych obszarach istnieją wymagania dotyczące jakości powietrza, podyktowane zewnętrznymi zaleceniami bądź przepisami prawnymi. Dla przykładu, Ministerstwo Rolnictwa oraz Administracja ds. żywienia i leków w Stanach Zjednoczonych nakazuje, aby systemy sprężonego powietrza stosowane w przemyśle spożywczym miały mniej niż 0,01 mg/m3 cząsteczek oleju lub zawartości pary. Jednak dla ogólnych procesów przemysłowych tolerancje dotyczące zanieczyszczeń są łagodniejsze i pozwalają na stosowanie systemów kompresji powietrza o klasie 1 lub 2.

Dobór właściwego typu osuszacza skompresowanego powietrza ma zasadnicze znaczenie dla utrzymania efektywnej kosztowo jakości powietrza wymaganej przez proces. Na rynku dostępnych jest kilka rodzajów osuszaczy zawierających m.in. osuszacz, chłodnie oraz system kompresji ciepła. Osuszacze adsorpcyjne bez generowania ciepła, zewnętrznie ogrzewane oraz osuszacze adsorpcyjne z grzaniem dmuchowym potrafią utrzymać punkt rosy w zakresie od 40 do 100oF (4,5oC do 37,8oC), praktycznie eliminując wodę z systemu powietrznego. Osuszacze chłodnicze mogą utrzymać temperaturę punktu rosy na poziomie 39oF (4oC), stosownie do większości zastosowań przemysłowych.

W większości przypadków osuszacze z systemem kompresji ciepła HoC (Heat of Compresion) stosowane w połączeniu z bezolejowym kompresorem powietrza zapewniają optymalną jakość powietrza oraz kontrolę temperatury punktu rosy dla najważniejszych aplikacji. Osuszacze HoC wykorzystują ciepło pochodzące od kompresora w celu osuszenia oraz usunięcia wody z systemu, zapewniając bezolejowe powietrze przy niewielkim koszcie w porównaniu do tradycyjnych osuszaczy adsorpcyjnych.

Ustalenie harmonogramu konserwacji

Rutynowa konserwacja jest niezbędna do utrzymania prawidłowej i wydajnej pracy systemu sprężonego powietrza. Harmonogramy utrzymania ruchu będą się różnić w zależności od aplikacji oraz rodzaju osprzętu zabudowanego w systemie, jednak powinny być zdefiniowane formalne oczekiwania i przypisana imienna odpowiedzialność za dzienne, tygodniowe oraz miesięczne inspekcje. Twój kompleksowy plan utrzymania ruchu powinien zawierać kompletną ocenę systemu, stanu wyposażenia serwisowego oraz dostępności części zamiennych wraz z poszczególnymi okresami pracy wynikającymi z wytycznych producenta.

Jest również ważne, aby oszacować ciśnienie punktu rosy oraz ilość pary wodnej w powietrzu, aby zabezpieczyć jakość skompresowanego powietrza oraz produkt końcowy. Jest to poważny problem dla zakładów chemicznych, spożywczych oraz lakierniczych, gdzie kondensat może prowadzić do powstawania wad w produkcie, kosztownych napraw oraz wielu zgłoszeń reklamacyjnych. Para wodna może również prowadzić do korozji rur, powodując awarię systemu oraz nieplanowany postój.

Prowadzenie analizy przecieków sprężonego powietrza

Większość zakładów opiera się na swoich zespołach utrzymania ruchu, które naprawiają przecieki dające się usłyszeć oraz zidentyfikować. Czasami problemem jest sytuacja, kiedy dźwięki są zagłuszane przez hałas wywołany normalnym procesem produkcyjnym. Niektórzy pracownicy utrzymania ruchu w celu poszukiwania przecieków dokonują szczegółowych przeglądów wszystkich urządzeń sprężonego powietrza podczas przestoju. To działanie może być jednak mylące. Wielu elementów wykorzystujących sprężone powietrze jest wtedy bowiem odizolowana od systemu.

Szczegółowy plan konserwacji powinien zawierać ocenę przecieków w systemie sprężonego powietrza wykonaną przez profesjonalny i wyszkolony zespół. Może on zastosować technologię ultradźwiękową, która identyfikuje oraz oblicza nawet małe przecieki w głośnych środowiskach.

Niezależnie od branży, spójny i dokładny program utrzymania i konserwacji systemu sprężonego powietrza jest niezbędny do zwiększenia wydajności i zmniejszenie liczby przecieków. Źródło: Ingersoll Rand

Typowe systemy sprężonego powietrza mogą przeciekać aż do 30%, co prowadzi do wysokich rachunków energetycznych. Ocena przecieków pozwala zidentyfikować przyczynę, lokalizację oraz rozmiar przecieku oraz pomaga określić najlepszą metodą usunięcia zakłócenia. Rozwiązanie może być nawet tak proste, jak dokręcenie złączek rurowych - wszystkie działania usprawniające system mogą prowadzić do znaczącej oszczędności energii w perspektywie czasu. - Przeprowadziliśmy duże badania na temat tego, jak nasi klienci radzą sobie z przeciekami i odkryliśmy, że firmy, które próbują poradzić sobie z nimi na własną rękę mają zazwyczaj ich najwięcej - mówi Jennifer Eckert, menedżer marketingu firmy Ingersoll Rand. - Jest to logiczne, bo większość zespołów utrzymania ruchu pracując pod dużą presją czasu i wymagań, jest zmuszona do takiego ustalania priorytetów, że wśród zadań polegających na bieżącym usuwaniu problemów systemu produkcyjnego, czynności związane z zapobieganiem przeciekom i minimalizowaniem ich liczby spadają na dalszy plan.

Innym wyzwaniem jest kompleksowość sprzętu ultradźwiękowego do detekcji przecieków. Profesjonalne zespoły audytowe mają lata doświadczeń oraz wyrafinowany sposób kontroli, które pomagają zwiększyć efektywność oraz skuteczność takiego sprzętu. Wiedza o tym, jak należy używać urządzenia ultradźwiękowego to tylko połowa sukcesu. Niezwykle trudno kontrolować cały system, jeśli trzeba się co chwilę zatrzymywać, żeby usunąć przeciek. W konsekwencji, analiza przecieków powietrza staje się zagadnieniem polegającym na znajdywaniu przecieków, rejestrowaniu ich lokalizacji oraz naprawianiu ich w późniejszym terminie. Ważne, by obliczać objętościowo poziom przecieków i porównywać zebrane dane do przemysłowych wskaźników, w przeciwnym razie można naprawić zbyt mało przecieków, aby znacząco podnieść wydajność całego systemu.

Ostatecznie zakłady, które starają się zarządzać przeciekami skompresowanego powietrza własnymi siłami, często zmagają się z niedokładną analizą trendów oraz przyczyn źródłowych przecieków. - Pracownicy utrzymania ruchu naprawiają przecieki, jednak traktują to jako zdarzenie, które nie jest później raportowane, ani nie jest analizowana przyczyna źródłowa - mówi Eckert. - Jest niezwykle ważne, aby firmy inwentaryzowały swoje przecieki, bazując na ich typie, lokalizacji oraz objętości. Proces ten powinien być powtarzany przynajmniej raz w roku w celu identyfikacji ponownie powtarzających się problemów i upewnieniu się, czy przecieki były naprawiane tylko raz i we właściwy sposób.

Zwiększenie oszczędności energii - optymalizacja dostawy powietrza

Większość firm rozumie, dlaczego tak ważny jest wzrost trwałości i stabilności systemu sprężonego powietrza, jednak nie docenia tego, w jak dużym stopniu ten system ma wpływ na konsumpcję energii. Najwyższy czas, żeby zanalizować zakładowy system sprężonego powietrza i sformułować strategię działania, której celem będzie wzrost jego wydajności.

Zacznij od oceny wymagań dotyczących natężenia przepływów, charakterystyk eksploatacyjnych oraz wytycznych dotyczących jakości powietrza, aby mieć pewność, że komponenty systemu są właściwie zwymiarowane i dopasowane do twojej aplikacji. Następnie rozważ dodanie automatycznej kontroli w celu utrzymania stałego ciśnienia oraz zwiększenia poziomu niezawodności. Jeśli jesteś w stanie zoptymalizować system od strony dostawy powietrza, zwiększysz w ten sposób oszczędność energii, obniżysz wpływ na środowisko naturalne oraz wydłużysz żywotność komponentów twojego systemu sprężonego powietrza.

Vipul Mistry jest menedżerem produktu w firmie Ingersoll Rand

Artykuł zredagował mgr inż. Kamil Żarów
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Ocena systemu sprężonego powietrza sposobem na oszczędność

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!